Onderzoekers van Charité – Universitätsmedizin Berlin en de University of California in San Francisco konden voor het eerst aantonen dat een zeer caloriearm dieet de samenstelling van de microbiota in de menselijke darm aanzienlijk verandert. In een recente Nature*-publicatie rapporteren de onderzoekers dat diëten resulteert in een toename van specifieke bacteriën – met name Clostridioides difficile, dat wordt geassocieerd met antibiotica-geïnduceerde diarree en colitis. Deze bacteriën beïnvloeden blijkbaar de energiebalans van het lichaam door invloed uit te oefenen op de opname van voedingsstoffen uit de darm.
Het menselijke darmmicrobioom bestaat uit biljoenen micro-organismen en verschilt van persoon tot persoon. Bij personen met overgewicht of obesitas is het bijvoorbeeld bekend dat de samenstelling anders is dan bij personen met een normaal lichaamsgewicht. Velen van ons zullen op een bepaald moment in ons leven een dieet proberen om af te vallen. Maar welk effect heeft zo’n drastische verandering van voeding op ons lichaam? Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Charité heeft zich over deze vraag gebogen. “Voor het eerst konden we aantonen dat een zeer caloriearm dieet grote veranderingen veroorzaakt in de samenstelling van het darmmicrobioom en dat deze veranderingen een impact hebben op de energiebalans van de gastheer”, zegt prof. dr. Joachim Spranger, hoofd van de afdeling Endocrinologie en Metabole Ziekten van Charité en een van de hoofdauteurs van de studie.
Om de effecten van diëten te onderzoeken, bestudeerde het team gedurende 16 weken 80 oudere (postmenopauzale) vrouwen wier gewicht varieerde van licht overgewicht tot ernstig zwaarlijvig. De vrouwen volgden ofwel een medisch begeleid maaltijdvervangingsregime, consumeerden shakes met in totaal minder dan 800 calorieën per dag, of behielden hun gewicht voor de duur van het onderzoek. De deelnemers werden onderzocht in het Experimental and Clinical Research Centre (ECRC), een faciliteit die gezamenlijk wordt beheerd door Charité en het Max Delbrück Centre for Molecular Medicine (MDC). Regelmatige analyse van ontlastingsmonsters toonde aan dat diëten het aantal micro-organismen in de darm verminderde en de samenstelling van het darmmicrobioom veranderde. “We hebben kunnen observeren hoe de bacteriën hun metabolisme aanpasten om meer suikermoleculen op te nemen en ze daardoor onbereikbaar te maken voor hun menselijke gastheer. Je zou kunnen zeggen dat we de ontwikkeling van een ‘hongerig microbioom’ hebben waargenomen”, zegt de de eerste auteur van de studie, Dr. Reiner Jumpertz von Schwartzenberg, een onderzoeker en clinicus bij de afdeling Endocrinologie en Metabole Ziekten wiens werk aan de studie werd gefinancierd door het Clinician Scientist-programma van Charité en het Berlin Institute of Health (BIH).
Ontlastingmonsters, die voor en na het dieet waren verzameld, werden vervolgens overgebracht naar muizen die onder kiemvrije omstandigheden waren gehouden en als gevolg daarvan alle darmmicrobiota misten. De resultaten waren verbluffend: dieren die ontlasting kregen na het dieet, verloren meer dan 10 procent van hun lichaamsgewicht. Pre-dieet ontlasting had geen enkel effect. “Onze resultaten laten zien dat dit fenomeen voornamelijk wordt verklaard door veranderingen in de opname van voedingsstoffen uit de ingewanden van de dieren”, zegt prof. Spranger. Hij voegt eraan toe: “Dit benadrukt het feit dat darmbacteriën een grote invloed hebben op de opname van voedsel.”
Toen de onderzoekers de samenstelling van de ontlasting in meer detail bestudeerden, werden ze vooral getroffen door tekenen van verhoogde kolonisatie door een specifieke bacterie – Clostridioides difficile. Hoewel dit micro-organisme vaak wordt aangetroffen in de natuurlijke omgeving en in de ingewanden van gezonde mensen en dieren, kan het aantal in de darm toenemen als reactie op het gebruik van antibiotica, wat mogelijk kan leiden tot ernstige ontsteking van de darmwand. Het staat ook bekend als een van de meest voorkomende ziekenhuisgerelateerde ziekteverwekkers. Verhoogde hoeveelheden van de bacterie werden gevonden, zowel bij deelnemers die het gewichtsverliesregime hadden voltooid als bij muizen die darmbacteriën hadden gekregen na het dieet. “We waren in staat om aan te tonen dat C. difficile de toxines produceerde die typisch geassocieerd worden met deze bacterie en dat dit het gevolg was van het gewichtsverlies van de dieren”, legt prof. Spranger uit. Hij voegt eraan toe: “Ondanks dat vertoonden noch de deelnemers noch de dieren relevante tekenen van darmontsteking.”
De resultaten van het onderzoek samenvattend, zegt prof. Spranger: “Een zeer caloriearm dieet verandert ons darmmicrobioom ernstig en lijkt de kolonisatieresistentie voor de ziekenhuisgeassocieerde bacterie Clostridioides difficile te verminderen. Deze veranderingen maken de opname van voedingsstoffen over de hele darmwand minder efficiënt, met name zonder relevante klinische symptomen te veroorzaken. Wat onduidelijk blijft, is of en in welke mate dit type asymptomatische kolonisatie door C. difficile de gezondheid van een persoon kan schaden of mogelijk kan verbeteren. Dit moet in grotere studies worden onderzocht.” Resultaten van de huidige studie, die ook financiering ontving van het Duitse Centrum voor Hart- en vaatziekten (DZHK), zouden zelfs aanleiding kunnen geven tot behandelingsopties voor stofwisselingsstoornissen zoals obesitas en diabetes. Om deze reden zullen de onderzoekers nu onderzoeken hoe darmbacteriën kunnen worden beïnvloed om gunstige effecten te hebben op het gewicht en het metabolisme van hun menselijke gastheren.